Der Röntgenstrahler ist ein technischer Apparat zum Erzeugen von Röntgenstrahlen. Er besteht aus einer Röntgenröhre und einem Schutzgehäuse, deren Aufbau in der DIN 6814 Blatt 6 festgelegt sind.
Röntgenröhre
Aufbau
Eine Röntgenröhre besteht in ihrer einfachsten Form aus einer Kathode und einer Anode, die in einem Vakuum innerhalb eines abgedichteten Glasköper sitzen. Im Laufe der Zeit wurden auch bei Röntgenröhren technische Verbesserungen vorgenommen, die allerdings am eigentlichen Prinzip der Erzeugung von Röntgenstrahlen nichts ändern.
Funktion
Elektronen werden durch eine Hochspannung von der Kathode zur Anode beschleunigt und dringen in das Anodenmaterial ein. Dabei werden sie abgebremst und erzeugen die Röntgenstrahlen (Bremsstrahlung und charakteristische Röntgenstrahlung).
Kathodenarten
- Kaltkathoden
- Meist in Ionenröhren verwendet. Die Elektronen werden aus Ionen herausgeschlagen, die von der Kathode angezogen werden.
- Glühkathoden
- Die Kathode ist eine Glühdrahtwendel die normalerweise aus Wolfram besteht und auf 2000°C aufgeheizt wird. Um die Glühdrahtwendel entsteht eine Elektronenwolke, die dann zur Anode beschleunigt wird.
Anodenarten
- Fest- oder Stehanode
- Feste Anode, bei der die Elektronen sehr lokal auf eine Fläche treffen. Im Bereich dieses Brennpunktes ist die Abnutzung des Anodenmaterials sehr hoch.
- Drehanoden
- Die Anode ist ein Teller, der mit Hilfe einer Achse an einem Rotor befestigt ist. Außerhalb der Röntgenröhre befindet sich der Stator zum Antrieb des Rotors. Die Elektronen treffen auf den Rand des Tellers auf, durch die Drehung des Tellers wird der elektronische Brennfleck auf dem Tellerrand verteilt. Dies führt zu einer längeren Lebenszeit der Anode und ermöglicht eine große Strahl-Intensität, die bei feststehender Anode zum Aufschmelzen des Anodenmaterials führen würde. Die Umdrehungszahlen solcher Drehanoden liegen bei zirka 8500 - 9000 pro Minute.
Schutzgehäuse
Das Schutzgehäuse eines Röntgenstrahlers hat drei Funktionen. Es schützt die Röntgenröhre vor mechanischer Belastung, es enthält Öl zur Kühlung der Röhre und es dient zum Schutz vor der unkontrollierten Ausbreitung der Röntgenstrahlung. Um die Umgebung vor den Röntgenstrahlen zu schützen, wird das Schutzgehäuse, welches aus Metall besteht, innen mit Blei ausgekleidet. Die benötigte Röntgenstrahlung wird durch ein Strahlenaustrittsfenster aus Glas oder Berylliumfolie nach außen geleitet.
Natürlich ist es notwendig, dass auch das Schutzgehäuse abgedichtet ist, ansonsten ist eine vollwertige Funktion (z.B. Drehung um 360° beim Computertomograph) durch herauslaufendes Öl nicht möglich.